الغرافين — بلورة كربون ثنائية الأبعاد بسماكة ذرة واحدة — قادر على تغيير خصائصه المغناطيسية مثلما يغير الماء حالته: تارةً يتدفق سائلاً، وتارةً يتجمد جليداً. في العمل الجديد، درس الفيزيائيون لأول مرة الديناميكا الداخلية لهذه العملية باستخدام مستشعر بحجم رأس الإبرة. يسجل المستشعر المجال المغناطيسي عن بُعد، تماماً كما تلمس الأصابع دفء المدفأة دون لمسها.

اتضح أن تغير الحالات المغناطيسية في الغرافين ليس انزلاقاً سلساً، بل انتقال طوري حاد من النوع الأول. وهذا مماثل لكيفية عدم تبريد الماء تدريجياً، بل تبلوره فورياً إلى جليد عند الوصول إلى نقطة التجمد. وفي الوقت نفسه، تظهر على الحدود بين الحالتين في المادة بقع مغناطيسية وميضة — نطاقات تشبه جزر الجليد في الماء الذي ما زال سائلاً. وهذا يشير إلى تعايش طورين يتنافسان على المكان.

لهذه التحولات القفزية أهمية عملية: إذا تعلمنا التحكم فيها، يمكننا صنع مفاتيح للحواسيب الكمومية. تعمل الحالة المغناطيسية للغرافين كمفتاح ضوء: نقرة — ويسري التيار. لكن بدلاً من التيار الكهربائي، يُستخدم هنا لف الإلكترون — "الدوامة" الداخلية للجسيم، وعزمه المغناطيسي الكمومي.

يُظهر العمل لأول مرة أن التحولات التوبولوجية في الغرافين ذات طابع قفزي، مماثل لتغير الحالات التجميعية للماء. وهذا يغير جوهرياً فهم طبيعة التحولات الطورية الكمومية ويفتح آفاقاً لصنع أجهزة إلكترونية جديدة.